JP7789744B2 - Process for producing omega bromoalkanoic acids and esters - Google Patents
Process for producing omega bromoalkanoic acids and estersInfo
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Description
本特許出願は、臭化水素化反応によるω-ブロモアルカン酸及びエステルの連続生成のための方法に関する。本発明はまた、前記ω-ブロモアルカン酸又はエステルからの、アミノカルボン酸及びエステルの生成並びにポリアミド又はコポリアミドの生成のための方法に関する。 The present patent application relates to a process for the continuous production of ω-bromoalkanoic acids and esters by hydrobromination reactions . The present invention also relates to a process for the production of aminocarboxylic acids and esters and polyamides or copolyamides from said ω-bromoalkanoic acids or esters.
ω-ブロモアルカン酸又はエステル、特に以下の式(II):
Br-(CH2)n+2-COOR (II)
の化合物は、ポリマー産業における有利な前駆体である。特に、それらは、ポリアミドの製造に必要なアミノ酸及びアミノエステルの中間体を構成する。したがって、11-ブロモウンデカン酸は、ポリアミド11の製造のために工業規模で使用される11-アミノウンデカン酸の前駆体である。
ω-bromoalkanoic acids or esters, in particular of the following formula (II):
Br-(CH 2 ) n+2 -COOR (II)
are advantageous precursors in the polymer industry. In particular, they constitute intermediates for the amino acids and amino esters necessary for the production of polyamides. 11-Bromoundecanoic acid is therefore a precursor for 11-aminoundecanoic acid, which is used on an industrial scale for the production of polyamide 11.
これらの化合物は、式(I):
CH2=CH-(CH2)n-COOR (I)
(式中、nは7と9との間の整数であり、RはH又は1~10個の炭素原子を含む直鎖若しくは分岐アルキル基から選択される)の末端不飽和カルボン酸又はエステルの臭化水素化反応によって得ることができる。臭化水素化反応は、ラジカル開始剤及び1種以上の溶媒の存在下で、式(I)の化合物にアンチマルコフニコフ型のHBrを添加することによって行われる。
These compounds have the formula (I):
CH 2 =CH-(CH 2 ) n -COOR (I)
wherein n is an integer between 7 and 9, and R is selected from H or a linear or branched alkyl group containing 1 to 10 carbon atoms. The hydrobromination reaction is carried out by adding anti-Markovnikov HBr to the compound of formula (I) in the presence of a radical initiator and one or more solvents.
バッチモードで臭化水素化を行うことは可能であるが、これには反復的な介入が必要であり、残留ガス状HBrの回収が困難であり、反応の発熱性が高いために制御が困難である。したがって、臭化水素化は、一般に連続的に行われる。 Although it is possible to carry out the hydrobromination in batch mode, this requires repeated intervention, recovery of residual gaseous HBr is difficult, and the reaction is highly exothermic and therefore difficult to control, therefore the hydrobromination is generally carried out continuously.
旧特許FR928265は、トルエン中の10-ウンデセン酸の溶液が通過し、過剰のHBr及び空気が向流する、30℃の温度に維持されたカラム内で10-ウンデセン酸を連続的に臭化水素化させることを記載している。この方法は良好に機能するが、およそ20%の10-ブロモウンデカン酸を生成し、これは収率を著しく制限する。 Older patent FR928265 describes the continuous hydrobromination of 10-undecenoic acid in a column maintained at a temperature of 30° C., through which a solution of 10-undecenoic acid in toluene is passed and through which excess HBr and air flow countercurrently. This method works well, but produces approximately 20% 10-bromoundecanoic acid, which significantly limits the yield.
Semyonovらは、0~5℃の温度でプラグフロー反応器内のトルエン中で反応を行う、著しく高い収率(>90%)を有するそのような方法を提供している(Maslozhirova Promyshlennost,1971,Vol.37,pp.31-33)。反応器を非常に低い温度に冷却するために、この方法はあまりエネルギー効率がよくなく、大きな設備投資を必要とする。 Semionov et al. provide such a method with significantly higher yields (>90%), in which the reaction is carried out in toluene in a plug flow reactor at temperatures between 0 and 5°C (Maslozhirova Promyshlennost, 1971, Vol. 37, pp. 31-33). Because the reactor is cooled to very low temperatures, this method is not very energy efficient and requires a large capital investment.
特許CN103804209Bは、直列の2つの撹拌反応器のシステムにおける10-ウンデセン酸の連続的な臭化水素化反応を記載している。注入は、トルエン及びベンゼン中の10-ウンデセン酸、1重量%~5重量%のラジカル開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル又は過酸化ベンゾイル、及びHBrの混合物から、第1の撹拌反応器中で10~30℃の温度に維持し、30~90分の滞留時間で行う。第1の反応器からの反応媒体を連続的に抜き出し、65~80℃に加熱した分離機器に注入する。ガス形態で放出された残留HBrは、第1の反応器に戻される。示されている最大収率は92.1%である。この方法は、中程度の収率に長時間の滞留時間を必要とする。さらに、大量のラジカル開始剤は、生成物中において、対処が難しい残留物の源となる可能性がある。 Patent CN 103804209B describes the continuous hydrobromination of 10-undecenoic acid in a system of two stirred reactors in series. The injection is carried out from a mixture of 10-undecenoic acid in toluene and benzene, 1% to 5% by weight of azobisisobutyronitrile or benzoyl peroxide as a radical initiator, and HBr in the first stirred reactor, maintained at a temperature of 10 to 30°C, with a residence time of 30 to 90 minutes. The reaction medium from the first reactor is continuously withdrawn and injected into a separation device heated to 65 to 80°C. The residual HBr released in gas form is returned to the first reactor. The maximum yield shown is 92.1%. This method requires a long residence time for a moderate yield. Furthermore, the large amount of radical initiator can be a source of difficult-to-manage residues in the product.
これらの連続方法はすべて、発癌性及び突然変異誘発性溶媒であるベンゼン、及び/又は催涙性化合物である臭化ベンジルを生成することができる溶媒であるトルエンを用いて操作される。 All of these continuous processes operate using benzene, a carcinogenic and mutagenic solvent, and/or toluene, a solvent that can produce benzyl bromide, a lachrymatory compound.
実際、現在では、ベンゼン及びトルエンを、より好ましい毒性プロファイルを有するか、又は副生成物の生成がより少ない他の溶媒で置き換えることが、より一層目標になっている。 In fact, there is now an increasing goal to replace benzene and toluene with other solvents that have a more favorable toxicity profile or produce fewer by-products.
特許EP3030543B1は、ベンゼンをシクロヘキサン及び/又はメチルシクロヘキサンで少なくとも部分的に置き換えることを可能にする10-ウンデセン酸の連続臭化水素化方法を提供している。この方法では、10-ウンデセン酸を液体形態のHBrと反応させる。この文献は、溶媒の修正を伴う向流カラムでの方法の実施が収率の損失をもたらし、この損失は、第1の反応器が乱流で、第2の反応器が層流である2つの連続する反応器が使用される場合に補償することができることを教示している。この方法は、液体形態のHBrを必要とするという欠点を示し、これは、HBrの溶解度を十分にするためにHBr又はHBr溶液を0℃より著しく低い温度に冷却するため、HBr純度に関する制約並びにかなりのエネルギー消費及び資本コストという結果を有する。 Patent EP 3030543 B1 provides a continuous hydrobromination process for 10-undecenoic acid, which allows at least partial replacement of benzene with cyclohexane and/or methylcyclohexane. In this process, 10-undecenoic acid is reacted with HBr in liquid form. This document teaches that carrying out the process in a countercurrent column with solvent modification results in a yield loss, which can be compensated for if two consecutive reactors are used, the first with turbulent flow and the second with laminar flow. This process has the disadvantage of requiring HBr in liquid form, which results in restrictions on HBr purity and significant energy consumption and capital costs, since HBr or the HBr solution must be cooled to temperatures significantly below 0°C to ensure sufficient HBr solubility.
したがって、本発明の目的は、ベンゼン及び/又はトルエンを使用しない、臭化水素化反応によるω-ブロモアルカン酸及びエステルの連続合成のための方法であって、好ましくは少なくとも92%、特に少なくとも94%の式(II)の生成物の満足のいく収率を示す、方法を提供することである。 It is therefore an object of the present invention to provide a process for the continuous synthesis of ω-bromoalkanoic acids and esters by hydrobromination reaction without the use of benzene and/or toluene, which process shows a satisfactory yield of the product of formula (II), preferably of at least 92%, in particular of at least 94%.
一実施形態によれば、本発明の目的は、エネルギーを節約し、特に高圧も5℃未満の温度も必要としない連続合成方法を提供することである。 According to one embodiment, the object of the present invention is to provide a continuous synthesis method that saves energy and in particular does not require high pressure or temperatures below 5°C.
別の実施形態によれば、本発明の目的は、水素、HCl又は水で汚染されたHBrの使用を可能にする連続合成方法を提供することである。 According to another embodiment, it is an object of the present invention to provide a continuous synthesis method that allows the use of HBr contaminated with hydrogen, HCl, or water.
別の実施形態によれば、本発明の目的は、方法に導入されるHBr(この化合物は生成及び除去に費用がかかる)の量を低減させることを可能にする連続合成方法を提供することである。 According to another embodiment, the object of the present invention is to provide a continuous synthesis method that allows for a reduction in the amount of HBr introduced into the method, a compound that is expensive to produce and remove.
さらに別の実施形態によれば、本発明の目的は、特に30分未満、とりわけ15分未満の滞留時間が短縮された連続合成方法を提供することである。 According to yet another embodiment, the object of the present invention is to provide a continuous synthesis method with reduced residence times, in particular less than 30 minutes, and especially less than 15 minutes.
別の実施形態によれば、本発明の目的は、不純物を全く又はほとんど含まない式(II)の化合物を生成することを可能にする連続合成方法を提供することである。 In another embodiment, the object of the present invention is to provide a continuous synthesis method that allows for the production of compounds of formula (II) that are free or substantially free of impurities.
別の実施形態によれば、本発明の目的は、激しい分解反応の危険性がある試薬である固体ラジカル開始剤を必要としない連続合成方法を提供することである。 In another embodiment, an object of the present invention is to provide a continuous synthesis method that does not require solid radical initiators, which are reagents that pose a risk of violent decomposition reactions.
別の実施形態によれば、本発明の目的は、式(II)の化合物からアミノカルボン酸又はエステルを生成する方法である。 In another embodiment, the object of the present invention is a method for producing an aminocarboxylic acid or ester from a compound of formula (II).
最後に、別の実施形態によれば、本発明の目的は、式(II)の化合物からポリアミド又はコポリアミドを生成する方法である。 Finally, according to another embodiment, the object of the present invention is a method for producing a polyamide or copolyamide from a compound of formula (II).
実際、本発明は、臭化水素化反応によるω-ブロモアルカン酸及びエステルの連続生成において、反応中に十分な過剰モルのHBrを確保する条件下で高収率を維持しながら、ベンゼン及びトルエンを脂肪族溶媒で置き換えることが可能であるという観察に基づいている。 Indeed, the present invention is based on the observation that it is possible to replace benzene and toluene with aliphatic solvents in the continuous production of ω-bromoalkanoic acids and esters by hydrobromination reactions while maintaining high yields under conditions that ensure a sufficient molar excess of HBr in the reaction.
式(II)の化合物の高収率を得るためには、高温により、鎖末端に臭素を持たないエンティティの出現が促進されるので、熱条件を適切に制御することが重要である。 To obtain a high yield of the compound of formula (II), it is important to properly control the thermal conditions, as high temperatures promote the appearance of entities without bromine at the chain ends.
したがって、第1の態様によれば、本発明の主題は、式(II)Br-(CH2)n+2-COORの化合物の連続合成のための方法であって、
(a)ラジカル開始剤及び少なくとも1種の溶媒の存在下でHBrを用いた、式(I)CH2=CH-(CH2)n-COORの化合物の臭化水素化反応からなる段階を含み、
式(I)及び(II)において、nは7と9との間の整数であり、RはH又は1~10個の炭素原子を含む直鎖若しくは分岐アルキル基、特にメチル、エチル、イソプロピル若しくはプロピルから選択され、
反応がベンゼン及びトルエンの非存在下で行われ、段階(a)において、HBrがガス状形態及び化学量論的過剰量で反応混合物に注入されることを特徴とする、方法である。
Thus, according to a first aspect, the subject of the present invention is a method for the continuous synthesis of compounds of formula (II) Br—(CH 2 ) n+2 —COOR, comprising:
(a) hydrobromination of a compound of formula (I) CH 2 ═CH—(CH 2 ) n —COOR with HBr in the presence of a radical initiator and at least one solvent,
In formulae (I) and (II), n is an integer between 7 and 9, and R is selected from H or a linear or branched alkyl group containing 1 to 10 carbon atoms, in particular methyl, ethyl, isopropyl or propyl;
The process is characterized in that the reaction is carried out in the absence of benzene and toluene, and in step (a) HBr is injected into the reaction mixture in gaseous form and in a stoichiometric excess.
有利には、段階(a)で注入されるHBrのモル流量の、段階(a)で注入される式(I)の化合物のモル流量に対する比は、1.2~3、好ましくは1.3~2.2、より優先的には1.4~2、特に1.5~1.9である。 Advantageously, the ratio of the molar flow rate of HBr injected in step (a) to the molar flow rate of the compound of formula (I) injected in step (a) is between 1.2 and 3, preferably between 1.3 and 2.2, more preferentially between 1.4 and 2, in particular between 1.5 and 1.9.
一実施形態によれば、段階(a)の終了時の液体反応混合物の反応器からの出口流は、少なくとも2重量%、好ましくは少なくとも3重量%、より優先的には少なくとも3.5重量%、特に少なくとも4重量%のHBrを含む。 According to one embodiment, the outlet stream of liquid reaction mixture from the reactor at the end of step (a) contains at least 2% by weight, preferably at least 3% by weight, more preferentially at least 3.5% by weight, in particular at least 4% by weight, of HBr.
好ましくは、本発明の方法は、
(b)段階(a)から生じる液体反応混合物から過剰のHBrを分離すること、
(b1)場合により、段階(a)から生じるガス状反応混合物から過剰のHBrを分離すること、並びに
(c)段階(b)及び適切な場合には段階(b1)で分離された過剰のHBrを段階(a)に再循環させること
からなる後続の段階をさらに含む。
Preferably, the method of the present invention comprises:
(b) separating excess HBr from the liquid reaction mixture resulting from step (a);
(b1) optionally further comprising the subsequent steps of separating excess HBr from the gaseous reaction mixture resulting from step (a), and (c) recycling the excess HBr separated in step (b) and, where appropriate, step (b1) to step (a).
有利には、本発明の方法は、
(a1)適切な温度かつ適切な滞留時間で、式(I)の化合物、HBr、開始剤及び溶媒を第1の反応器に導入すること、並びに
(a2)第1の反応器から反応混合物を抜き出して、分離機器へ導入すること
からなる段階を含み、適切な場合には、
(b)反応混合物から残留HBrを分離すること、及び
(c)分離されたHBrを段階(a1)に再循環させること
の後続の段階が続く。
Advantageously, the method of the invention comprises the steps of:
(a1) introducing into a first reactor at a suitable temperature and for a suitable residence time the compound of formula (I), HBr, an initiator and a solvent; and (a2) withdrawing the reaction mixture from the first reactor and introducing it into a separation device, where appropriate:
followed by the subsequent steps of (b) separating residual HBr from the reaction mixture, and (c) recycling the separated HBr to step (a1).
段階(a)は、HBrで飽和した反応媒体中で行うことができる。これは、5℃と50℃との間、好ましくは10℃と40℃との間、とりわけ20~30℃の温度で行うことができる。 Step (a) can be carried out in a reaction medium saturated with HBr. It can be carried out at a temperature between 5°C and 50°C, preferably between 10°C and 40°C, and especially between 20°C and 30°C.
ラジカル開始剤は、そのままで、又は不活性ガスとの混合物、例えば空気若しくは酸素富化空気として使用される分子状酸素であり得る。 The radical initiator can be molecular oxygen, used neat or as a mixture with an inert gas, such as air or oxygen-enriched air.
第1の反応器は、特に、セルフプライミングタービンを備えた撹拌容器又はベンチュリを備えるジェットループ反応器であり得る。分離機器は、特に撹拌容器又はカラムであり得る。 The first reactor may be, in particular, a stirred vessel equipped with a self-priming turbine or a jet loop reactor equipped with a venturi. The separation device may, in particular, be a stirred vessel or a column.
有利には、本発明による方法は、芳香族溶媒の非存在下で行われる。 Advantageously, the process according to the present invention is carried out in the absence of an aromatic solvent.
式(I)の生成物は、11-ブロモウンデカン酸、10-ブロモデカン酸及び9-ブロモノナン酸から選択することができる。 The product of formula (I) can be selected from 11-bromoundecanoic acid, 10-bromodecanoic acid, and 9-bromononanoic acid.
溶媒は、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロペンタン、n-ヘキサン、2-メチルヘキサン、3-メチルヘキサン、n-ヘプタン、イソオクタン、石油エーテル、テトラリン、1,1,1-トリクロロエタン、ジブロモエタン、クロロホルム、四塩化炭素、テトラクロロエチレン、1-ブロモプロパン、ジメチルカーボネート、テトラヒドロフラン、1,4ジオキサン、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1-プロポキシプロパン、1-エトキシブタン、2-イソプロポキシプロパン、アセトニトリル及びそれらの混合物から選択することができる。 The solvent can be selected from cyclohexane, methylcyclohexane, methylcyclopentane, n-hexane, 2-methylhexane, 3-methylhexane, n-heptane, isooctane, petroleum ether, tetralin, 1,1,1-trichloroethane, dibromoethane, chloroform, carbon tetrachloride, tetrachloroethylene, 1-bromopropane, dimethyl carbonate, tetrahydrofuran, 1,4 dioxane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1-propoxypropane, 1-ethoxybutane, 2-isopropoxypropane, acetonitrile, and mixtures thereof.
別の態様によれば、本発明は、式(III)NH2-(CH2)n+2-COORの化合物の合成のための方法であって、
(i)上記方法によって得られた式(II)の化合物のアンモノリシス、及び
(ii)形成された式(III)NH2-(CH2)n+2-COORの化合物の分離
からなる段階を含む、方法に関する。
According to another aspect, the present invention provides a method for the synthesis of a compound of formula (III) NH 2 —(CH 2 ) n+2 —COOR, comprising:
(i) ammonolysis of the compound of formula (II) obtained by the above process, and (ii) isolation of the compound of formula (III) NH 2 —(CH 2 ) n+2 —COOR formed.
最後に、別の態様によれば、本発明は、上記方法によって得られた式(III)の化合物を、単独又は他のモノマーとの混合物として重縮合する段階を含む、ポリアミド又はコポリアミドの合成のための方法に関する。 Finally, in another aspect, the present invention relates to a method for synthesizing polyamides or copolyamides, comprising the step of polycondensing the compound of formula (III) obtained by the above method, either alone or in a mixture with other monomers.
本発明のより良い理解は、以下の説明及び以下を示す図面を照らし合わせて得られる。 A better understanding of the present invention can be obtained in light of the following description and drawings.
用語の定義
本開示の文脈において、「連続方法の文脈における化学量論的過剰量」という用語は、想定される反応に必要なモル流量よりも大きいモル流量の反応物を意味すると理解される。例えば、1モル/時のHBrが、1モル/時の式(I)の化合物の臭化水素化反応を行うために必要とされるとする。したがって、HBrのモル流量/式(I)の化合物のモル流量の比>1は、HBrの化学量論的過剰量を構成する。
Definition of Terms In the context of the present disclosure, the term "stoichiometric excess in the context of a continuous process" is understood to mean a molar flow rate of a reactant that is greater than the molar flow rate required for the envisaged reaction. For example, 1 mole/hour of HBr is required to carry out 1 mole/hour of the hydrobromination reaction of a compound of formula (I). Thus, a ratio of molar flow rate of HBr/molar flow rate of the compound of formula (I) > 1 constitutes a stoichiometric excess of HBr.
本開示の文脈において、「滞留時間」という用語は、液体反応混合物が占める体積の、式(I)の化合物及び方法に導入される溶媒の体積単位の流量の合計に対する比を意味すると理解される。 In the context of the present disclosure, the term "residence time" is understood to mean the ratio of the volume occupied by the liquid reaction mixture to the sum of the flow rates in volume units of the compound of formula (I) and the solvent introduced into the process.
本開示の文脈において、「ω-ブロモアルカン酸又はエステル」という用語は、末端炭素原子上に少なくとも1種の臭素原子を有するアルカン酸又はエステルを表すと理解される。直鎖を有するω-アルカン酸又はエステルが好ましい。 In the context of the present disclosure, the term "ω-bromoalkanoic acid or ester" is understood to refer to an alkanoic acid or ester having at least one bromine atom on a terminal carbon atom. ω-alkanoic acids or esters having a straight chain are preferred.
本発明の方法は、特に、以下の式(II):
Br-(CH2)n+2-COOR (II)
(式中、nは7と9との間の整数であり、Rは、H又は1~10個の炭素原子を含む直鎖若しくは分岐アルキル基、特にメチル、エチル、イソプロピル若しくはプロピルから選択される)のω-ブロモアルカン酸又はエステルの生成を対象とする。
The method of the present invention is particularly directed to the reaction of a compound of formula (II):
Br-(CH 2 ) n+2 -COOR (II)
wherein n is an integer between 7 and 9, and R is selected from H or a linear or branched alkyl group containing 1 to 10 carbon atoms, in particular methyl, ethyl, isopropyl, or propyl.
この方法は、12-ブロモドデカン酸、11-ブロモウンデカン酸及び10-ブロモデカン酸の製造に特に有利である。 This method is particularly advantageous for producing 12-bromododecanoic acid, 11-bromoundecanoic acid, and 10-bromodecanoic acid.
式(I)の化合物
式(II)のω-ブロモアルカン酸又はエステルは、式(I):
CH2=CH-(CH2)n-COOR (I)
(式中、nは7と9との間の整数であり、Rは、H又は1~10個の炭素原子を含む直鎖若しくは分岐アルキル基、特にメチル、エチル、イソプロピル若しくはプロピルから選択される)の末端不飽和カルボン酸又はエステルの臭化水素化反応によって得ることができる。
Compounds of Formula (I) The ω-bromoalkanoic acid or ester of formula (II) is a compound of formula (I):
CH 2 =CH-(CH 2 ) n -COOR (I)
wherein n is an integer between 7 and 9 and R is selected from H or a linear or branched alkyl group containing 1 to 10 carbon atoms, in particular methyl, ethyl, isopropyl or propyl, of a terminally unsaturated carboxylic acid or ester of the formula:
式(I)の化合物は、有利には、10-デセン酸、11-ウンデセン酸若しくは12-ドデセン酸、又はそれらのエステルの1種、特にそれらのメチル、エチル、イソプロピル若しくはプロピルエステルである。 The compound of formula (I) is preferably 10-decenoic acid, 11-undecenoic acid, or 12-dodecenoic acid, or one of their esters, in particular the methyl, ethyl, isopropyl, or propyl esters.
これらの化合物は市販されているか、又は従来の有機化学反応を用いて合成することができる。これらの化合物のいくつかは、植物起源のために持続可能な出発物質から得ることができる。したがって、11-ウンデセン酸は、特にFR952985に記載されているように、有利にはヒマシ油に由来する。 These compounds are commercially available or can be synthesized using conventional organic chemistry reactions. Some of these compounds can be obtained from sustainable starting materials due to their plant origin. Thus, 11-undecenoic acid is advantageously derived from castor oil, as described in particular in FR952985.
式(I)の化合物は、好ましくは、溶融形態、又は適切な溶媒の溶液中の液体形態のいずれかで使用される。 The compound of formula (I) is preferably used either in molten form or in liquid form in solution in a suitable solvent.
有利には、式(I)の化合物は、10~70℃、特に20~50℃の温度で使用される。 Advantageously, the compound of formula (I) is used at a temperature of 10 to 70°C, in particular 20 to 50°C.
HBr
HBrは市販されているか、又は臭素と水素との反応によって生成され得るか、又は別の反応、例えば芳香族化合物の臭素化の副生成物であり得る。本発明の方法をω-ブロモアルカン酸からのアミノカルボン酸の製造、特にポリアミドの製造に使用する場合、HBrは有利には、
(i)水溶液中でω-ブロモアルカン酸とアンモニアとを反応させて、対応するω-アミノカルボン酸と臭化アンモニウムとを含む反応混合物を形成すること、
(ii)反応混合物から、ω-アミノカルボン酸と、臭化アンモニウムに富む水溶液とを分離すること、
(iii)得られた臭化アンモニウムに富む水溶液を水酸化ナトリウムと接触させて、アンモニアと、臭化ナトリウムに富む水溶液とを形成すること、
(iv)得られた臭化ナトリウムに富む水溶液を精製して、有機不純物を除去すること、
(v)得られた臭化ナトリウムに富む精製水溶液を塩素と接触させて、臭素と、塩化ナトリウムに富む水溶液とを形成すること、及び
(vi)得られた臭素を水素と反応させて、臭化水素を形成すること
によって得ることができる。
HBr
HBr may be commercially available, or may be produced by the reaction of bromine with hydrogen, or may be a by-product of another reaction, for example the bromination of aromatic compounds. When the process of the present invention is used for the production of aminocarboxylic acids from ω-bromoalkanoic acids, in particular for the production of polyamides, HBr is advantageously
(i) reacting an ω-bromoalkanoic acid with ammonia in an aqueous solution to form a reaction mixture comprising the corresponding ω-aminocarboxylic acid and ammonium bromide;
(ii) separating the ω-aminocarboxylic acid and the aqueous ammonium bromide-rich solution from the reaction mixture;
(iii) contacting the resulting ammonium bromide-rich aqueous solution with sodium hydroxide to form ammonia and a sodium bromide-rich aqueous solution;
(iv) purifying the resulting sodium bromide-rich aqueous solution to remove organic impurities;
(v) contacting the resulting purified aqueous sodium bromide-rich solution with chlorine to form bromine and an aqueous sodium chloride-rich solution; and (vi) reacting the resulting bromine with hydrogen to form hydrogen bromide.
HBrは純粋なものを使用してもよいが、本発明の方法の利点の1つは、水素、HCl、二酸化炭素などの他のガス又は水との混合物としての使用も可能にすることである。一般に、他のガス中のHBrの総含有量は、それでも、HBrに対して30mol%未満、有利には20mol%未満、とりわけ10mol%未満である。さらに、HBrの水含有量は、HBrに対して有利には3mol%未満、有利には1mol%である。 While HBr may be used pure, one advantage of the method of the present invention is that it also allows for its use in a mixture with other gases, such as hydrogen, HCl, carbon dioxide, or water. Generally, the total content of HBr in other gases is still less than 30 mol %, preferably less than 20 mol %, and in particular less than 10 mol %, relative to HBr. Furthermore, the water content of HBr is preferably less than 3 mol %, preferably less than 1 mol %, relative to HBr.
本発明によれば、HBrは、ガス状形態で段階(a)の反応混合物に導入される。それにもかかわらず、HBrは、式(I)の化合物、溶媒及びさらには式(II)の生成物を含む反応媒体中に部分的又は完全に溶解することができ、この反応媒体は一般に液体形態である。 According to the present invention, HBr is introduced into the reaction mixture of step (a) in gaseous form. Nevertheless, HBr can be partially or completely dissolved in the reaction medium containing the compound of formula (I), the solvent, and also the product of formula (II), which reaction medium is generally in liquid form.
段階(a)の反応混合物に注入されるHBrの流量は、方法に導入されるHBrと、適切な場合には再循環HBrとの合計である。 The flow rate of HBr injected into the reaction mixture in step (a) is the sum of the HBr introduced into the process and, where appropriate, recycled HBr.
本発明者らは、大きな化学量論的過剰量のHBrを反応媒体に注入することによって得られる、反応媒体に溶解した大量のHBrの存在下で、選択性及びこの理由のために、臭化水素化反応の収率が促進されることを見出した。 The present inventors have found that the selectivity and, for this reason, the yield of the hydrobromination reaction is enhanced in the presence of a large amount of HBr dissolved in the reaction medium, obtained by injecting a large stoichiometric excess of HBr into the reaction medium.
本発明の方法によれば、段階(a)で反応混合物に注入されるHBrのモル流量の、段階(a)で注入される式(I)の化合物に対する比は、一般に1.2~3、好ましくは1.3~2.2、より優先的には1.4~2、特に1.5~1.9である。ここで、及び以下では、純粋なHBrと式(I)の化合物とのモル比は、存在する可能性のある他のガス又は湿度を除外して意味する。 According to the process of the present invention, the ratio of the molar flow rate of HBr injected into the reaction mixture in step (a) to the compound of formula (I) injected in step (a) is generally 1.2 to 3, preferably 1.3 to 2.2, more preferentially 1.4 to 2, in particular 1.5 to 1.9. Here and below, the molar ratio of pure HBr to the compound of formula (I) is meant to exclude any other gases or humidity that may be present.
反応混合物に注入されると、HBrは反応混合物に溶解し、標的化反応に利用可能になることができる。反応混合物中のその溶解度を超える、又は反応媒体中に溶解しきれないHBrは、特に圧力を調整するために、ガス形態で反応器から排出することができる。 Once injected into the reaction mixture, HBr can dissolve in the reaction mixture and become available for the targeted reaction. HBr that exceeds its solubility in the reaction mixture or that cannot be dissolved in the reaction medium can be vented from the reactor in gaseous form, particularly to adjust the pressure.
さらに、HBrと共に導入され、反応媒体に溶解しなかった他のガスの一部も同様に反応器から排出することができる。 In addition, some of the other gases introduced with the HBr that did not dissolve in the reaction medium may also be vented from the reactor.
有利には、反応によって消費されなかったHBrは、残留HBrとして反応混合物中に残り、次いでこの形態で排出することができる。有利には、液体反応混合物の反応器からの出口流は、反応器からの液体出口流の重量に対して、少なくとも2重量%、好ましくは少なくとも3重量%、より優先的には少なくとも3.5重量%、特に少なくとも4重量%のHBrを含む。 Advantageously, any HBr not consumed by the reaction remains in the reaction mixture as residual HBr and can then be discharged in this form. Advantageously, the outlet stream of liquid reaction mixture from the reactor contains at least 2% by weight, preferably at least 3% by weight, more preferentially at least 3.5% by weight, and in particular at least 4% by weight, of HBr, based on the weight of the liquid outlet stream from the reactor.
このことは、これらの条件下で、式(II)の化合物の収率が最大であることが見出されたからである。 This is because it was found that under these conditions the yield of the compound of formula (II) was maximized.
以下により詳細に説明するように、反応器から抜き出された液体反応混合物から分離された後、残留HBrを再循環させることが可能である。同様に、反応器から排出されたHBrの一部をガス形態で再循環させることが可能である。 As described in more detail below, residual HBr can be recycled after being separated from the liquid reaction mixture withdrawn from the reactor. Similarly, a portion of the HBr discharged from the reactor can be recycled in gaseous form.
再循環されるHBrの量は、反応媒体に注入された総HBrのモル比に応じて、ガス/液体移動に応じて変動し得るだけでなく、適切な場合には、反応混合物の分離条件に応じても変動し得る。好ましくは、再循環HBrは、0.2より大きくかつ1.5未満の、式(I)の化合物とのモル比を示す。一般に、このモル比は、0.3~1、好ましくは0.4~0.9、より優先的には0.5~0.8である。 The amount of recycled HBr can vary depending on the molar ratio of the total HBr injected into the reaction medium, depending on the gas/liquid transfer, and, where appropriate, depending on the separation conditions of the reaction mixture. Preferably, the recycled HBr has a molar ratio with the compound of formula (I) greater than 0.2 and less than 1.5. Generally, this molar ratio is between 0.3 and 1, preferably between 0.4 and 0.9, and more preferably between 0.5 and 0.8.
本発明の方法がHBrの再循環を用いて行われる場合、方法に導入されるHBrは、好ましくは化学量論的に過剰に注入され、したがって1を超える式(I)の化合物とのモル比を示す。一般に、このモル比は、1.01~1.5、好ましくは1.02~1.4、より優先的には1.03~1.3、特に1.03~1.2である。 When the process of the present invention is carried out with HBr recycling, the HBr introduced into the process is preferably injected in stoichiometric excess, thus exhibiting a molar ratio with the compound of formula (I) of greater than 1. Generally, this molar ratio is 1.01 to 1.5, preferably 1.02 to 1.4, more preferentially 1.03 to 1.3, in particular 1.03 to 1.2.
本発明者らは、HBrの再循環の使用が、HBrの消費及び過剰なHBrの環境への放出を最小限に抑えながら、選択性及び収率を増加させることを可能にすることを発見した。 The inventors have discovered that the use of HBr recycle allows for increased selectivity and yield while minimizing HBr consumption and the release of excess HBr into the environment.
いくつかの手段は、反応器からの液体出口流中の残留HBrの流量を調整することを可能にする。 Several means make it possible to adjust the flow rate of residual HBr in the liquid outlet stream from the reactor.
流量は、HBrの通常の分析手段、特に銀塩分析、酸塩基滴定又はイオンクロマトグラフィーによって決定することができる。 The flow rate can be determined by conventional analytical means for HBr, in particular by silver salt analysis, acid-base titration, or ion chromatography.
反応器からの液体出口流中の残留HBrの含有量が低すぎると判断される場合、方法に導入されるHBrの流量を増加させることができる。 If the residual HBr content in the liquid outlet stream from the reactor is determined to be too low, the flow rate of HBr introduced into the process can be increased.
代替的に、後述するHBrの分離段階後の化合物(II)を含有する液相がHBrを0.1重量%より多く含有する場合、以下に示すように、HBrの分離段階中の残留HBrの分離条件を改善することによって、例えばHBrの分離段階の温度を上昇させることによって、再循環HBrの流量を増加させることができる。 Alternatively, if the liquid phase containing compound (II) after the HBr separation step described below contains more than 0.1 wt. % HBr, the flow rate of recycled HBr can be increased by improving the separation conditions for the residual HBr during the HBr separation step, for example by increasing the temperature of the HBr separation step, as described below.
本発明の特定の実施形態では、段階(a)の反応媒体中のHBrの化学量論的過剰量は、ガス形態で反応器から排出されるHBrの流量を監視することによって確保される。この監視は、例えば、反応器から排出された全ガス流及びこのガスのHBr濃度を測定することによって行うことができる。反応器から排出されたHBrのガス状モル流量の、反応器に導入されるHBrのガス状モル流量に対する比は、好ましくは0.01と0.5との間、より優先的には0.02と0.4との間、より優先的には0.03と0.3との間、特に0.03と0.2との間である。 In a particular embodiment of the present invention, the stoichiometric excess of HBr in the reaction medium of step (a) is ensured by monitoring the flow rate of HBr exiting the reactor in gaseous form. This monitoring can be carried out, for example, by measuring the total gas flow exiting the reactor and the HBr concentration in this gas. The ratio of the gaseous molar flow rate of HBr exiting the reactor to the gaseous molar flow rate of HBr introduced into the reactor is preferably between 0.01 and 0.5, more preferentially between 0.02 and 0.4, more preferentially between 0.03 and 0.3, and in particular between 0.03 and 0.2.
溶媒
本発明によれば、方法はベンゼンやトルエンを使用しない。
Solvents According to the present invention, the process does not use benzene or toluene.
一般に、本発明の方法に適切な溶媒は、反応の温度において、式(I)の化合物及び式(II)の反応生成物及びさらにはHBrが溶解する不活性有機溶媒である。 In general, suitable solvents for the process of the present invention are inert organic solvents in which the compound of formula (I) and the reaction product of formula (II), as well as HBr, are soluble at the reaction temperature.
適切な溶媒は、脂肪族又は脂環式化合物、特に1~10個の炭素原子を含み、適切な場合には、1個以上のハロゲン原子、特に臭素又は塩素原子、アルコキシ基又はニトリル基で置換される直鎖又は分岐鎖アルカン;脂環式化合物、特に4~8個の炭素原子の環を含み、特に1個以上の酸素原子で場合によっては置換及び/又は中断されるシクロアルカンから選択することができる。いくつかの溶媒は、エステル、特にカーボネートエステルであり得る。 Suitable solvents may be selected from aliphatic or cycloaliphatic compounds, in particular straight- or branched-chain alkanes containing 1 to 10 carbon atoms and, where appropriate, substituted with one or more halogen atoms, in particular bromine or chlorine atoms, alkoxy groups, or nitrile groups; alicyclic compounds, in particular cycloalkanes containing a ring of 4 to 8 carbon atoms, in particular optionally substituted and/or interrupted by one or more oxygen atoms. Some solvents may be esters, in particular carbonate esters.
適切な溶媒の中でも、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロペンタン、n-ヘキサン、2-メチルヘキサン、3-メチルヘキサン、n-ヘプタン、イソオクタン、石油エーテル、テトラリン、1,1,1-トリクロロエタン、ジブロモエタン、クロロホルム、四塩化炭素、テトラクロロエチレン、1-ブロモプロパン、ジメチルカーボネート、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1-プロポキシプロパン、1-エトキシブタン、2-イソプロポキシプロパン、アセトニトリル、フルオロベンゼン、クロロベンゼン、トリフルオロトルエン、エチルベンゼン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン及びそれらの混合物を特に挙げることができる。 Among suitable solvents, mention may be made in particular of cyclohexane, methylcyclohexane, methylcyclopentane, n-hexane, 2-methylhexane, 3-methylhexane, n-heptane, isooctane, petroleum ether, tetralin, 1,1,1-trichloroethane, dibromoethane, chloroform, carbon tetrachloride, tetrachloroethylene, 1-bromopropane, dimethyl carbonate, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1-propoxypropane, 1-ethoxybutane, 2-isopropoxypropane, acetonitrile, fluorobenzene, chlorobenzene, trifluorotoluene, ethylbenzene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, and mixtures thereof.
本発明の方法では、ベンゼンは、発癌性及び変異原性の生成物であるため使用されず、トルエンも、強力な催涙性で、反応生成物及び溶媒から分離することが困難な臭化ベンジルをトルエンが形成する可能性があるため使用されない。 In the method of the present invention, benzene is not used because it is a carcinogenic and mutagenic product, and toluene is not used because toluene can form benzyl bromide, which is a strong lachrymator and difficult to separate from the reaction products and solvent.
有利には、方法は、HSEの問題を呈する溶媒及び/又は芳香族溶媒を使用しない。 Advantageously, the method does not use solvents and/or aromatic solvents that present HSE problems.
好ましくは、使用される溶媒は、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロペンタン、2-メチルヘキサン、3-メチルヘキサン、n-ヘプタン、イソオクタン、石油エーテル及びそれらの混合物から選択される。シクロヘキサン及びメチルシクロヘキサンが特に好ましい。 Preferably, the solvent used is selected from cyclohexane, methylcyclohexane, methylcyclopentane, 2-methylhexane, 3-methylhexane, n-heptane, isooctane, petroleum ether, and mixtures thereof. Cyclohexane and methylcyclohexane are particularly preferred.
式(I)の化合物の、方法に関与する溶媒に対する重量単位の流量比は、広く変動する可能性があり、常套的試験によって方法の条件に従って決定することができる。原則として、1:1~1:20、好ましくは1:2~1:10、とりわけ1:3~1:6の式(I)の化合物の、方法に関与する溶媒に対する重量単位の流量比が適切である。一般に、生産性を最適化するために濃縮条件下で作業することが好ましい。それにもかかわらず、溶媒の量は、特に反応段階において式(I)又は(II)の化合物が結晶化するのを防ぐのに十分であることが好ましい。 The flow rate ratio by weight of the compound of formula (I) to the solvent involved in the process can vary widely and can be determined by routine testing according to the process conditions. As a general rule, a flow rate ratio by weight of the compound of formula (I) to the solvent involved in the process of 1:1 to 1:20, preferably 1:2 to 1:10, and especially 1:3 to 1:6, is suitable. It is generally preferable to work under concentrated conditions to optimize productivity. Nevertheless, it is preferred that the amount of solvent be sufficient to prevent crystallization of the compound of formula (I) or (II), especially during the reaction stage.
方法に関与する溶媒は、別個に又は化合物(I)との混合物として反応媒体に注入することができる。 The solvents involved in the process can be injected into the reaction medium separately or in a mixture with compound (I).
有利には、反応媒体に注入される溶媒は、以下に記載されるように、再循環HBrを含有する。 Advantageously, the solvent injected into the reaction medium contains recycled HBr, as described below.
ラジカル開始剤
臭化水素化反応は、一般に、ラジカル開始剤の存在を必要とする。
Radical Initiators
The hydrobromination reaction generally requires the presence of a radical initiator.
ラジカル開始剤は、例えば、酸素、空気などの酸素含有ガス、過酸化ベンゾイルなどの過酸化物、アゾビスイソブチロニトリルなどのジアゾ化合物、又は紫外線などの任意の他のラジカル発生剤から選択することができる。 The radical initiator can be selected from, for example, oxygen, oxygen-containing gases such as air, peroxides such as benzoyl peroxide, diazo compounds such as azobisisobutyronitrile, or any other radical generator such as ultraviolet light.
分子状酸素又は酸素含有ガス、例えば空気又は酸素欠乏空気は、容易に入手可能であり、安価であり、生成物中の残留物の形ではほとんど又は全く生じず、貯蔵時の安定性の問題を示さないので、好ましいラジカル開始剤を構成する。 Molecular oxygen or oxygen-containing gases, such as air or oxygen-depleted air, constitute preferred radical initiators because they are readily available, inexpensive, produce little or no residue in the product, and present no storage stability problems.
ラジカル開始剤の量は、従来使用されている量である。 The amount of radical initiator used is that conventionally used.
ラジカル開始剤が過酸化物又はジアゾ化合物である場合、式(I)の化合物の重量に対して0.1重量%と4重量%との間の量で使用することができる。 When the radical initiator is a peroxide or diazo compound, it can be used in an amount between 0.1% and 4% by weight, based on the weight of the compound of formula (I).
酸素又は酸素含有ガスがラジカル開始剤として使用される場合、その量は、酸素と、方法に導入されるHBrの量(したがって、場合により再循環されたHBrを除く)とのモル比として表され、特に1:5000と1:50との間、好ましくは1:1000と1:200との間で変動し得る。 When oxygen or an oxygen-containing gas is used as the radical initiator, its amount, expressed as the molar ratio between oxygen and the amount of HBr introduced into the process (thus excluding any recycled HBr), may vary in particular between 1:5000 and 1:50, preferably between 1:1000 and 1:200.
設備及び方法条件
本発明の方法の臭化水素化反応の段階(a)は、ラジカル開始剤及び1種以上の溶媒の存在下で式(I)の化合物をHBrと連続的に接触させることによって非常に簡単に行うことができる。
Equipment and Process Conditions Step (a) of the hydrobromination reaction of the process of the present invention can be carried out very simply by sequentially contacting a compound of formula (I) with HBr in the presence of a radical initiator and one or more solvents.
HBrのガス状形態を考えると、段階は、有利には、ガス/液体材料の移動を促進する反応器内で行われる。そのような反応器は、例えば、噴霧カラム、流下膜カラム、気泡カラム、エジェクタカラム、機械的に撹拌されるカラム、向流又は並流充填カラム、又は多孔板カラムなどのカラムに基づくことができる。 Given the gaseous form of HBr, the step is advantageously carried out in a reactor that facilitates gas/liquid material transfer. Such a reactor can be based on a column, such as, for example, a spray column, a falling film column, a bubble column, an ejector column, a mechanically stirred column, a countercurrent or cocurrent packed column, or a perforated plate column.
代替的に、反応器は、例えばタービンミキサー又はベンチュリエジェクタを備えた撹拌容器に基づく反応器であってもよい。 Alternatively, the reactor may be a stirred vessel-based reactor equipped with, for example, a turbine mixer or a venturi ejector.
最後に、反応器は、適切な場合には噴出ノズル又はベンチュリエジェクタが装着されたループ反応器(ジェットループ反応器)であってもよい。このタイプの反応器は、反応媒体に注入されたHBrのガス流に接続されたエジェクタに液体反応媒体を戻すために、場合により気泡の形態のガス画分を含む液体反応媒体をポンプが連続的に抜き出す容器を備える。エジェクタでは、液体反応混合物が高速で噴出され、HBrのガス流が微細気泡の形態で反応媒体中に分散される。エジェクタからの出力は容器に送られる。好ましくは、管が、容器の気相をエジェクタのガス入口と接続する。 Finally, the reactor may be a loop reactor (jet loop reactor), fitted, if appropriate, with a jet nozzle or venturi ejector. This type of reactor comprises a vessel from which a pump continuously withdraws the liquid reaction medium, optionally including a gas fraction in the form of bubbles, in order to return the liquid reaction medium to an ejector connected to a gas stream of HBr injected into the reaction medium. In the ejector, the liquid reaction mixture is ejected at high velocity, dispersing the gas stream of HBr in the form of fine bubbles into the reaction medium. The output from the ejector is sent to the vessel. Preferably, a tube connects the gas phase of the vessel with the gas inlet of the ejector.
好ましくは、臭化水素化反応段階は、タービンで撹拌される容器内で、又はジェットループ反応器、特にベンチュリエジェクタを備えたジェットループ反応器内で行われる。 Preferably, the hydrobromination reaction step is carried out in a turbine stirred vessel or in a jet loop reactor, especially a jet loop reactor equipped with a venturi ejector.
温度
臭化水素化反応段階中の反応器の温度は、好ましくは、反応物及び生成物の結晶化温度より高く設定される。さらに、エネルギー消費を制限するために、過度に低くない温度を選択することが好ましい。良好な選択性を確保するために、過度に高くない温度を選択することが好ましい。一般に、反応段階中の温度は、好ましくは5~50℃、好ましくは10~40℃、特に20~30℃である。
temperature
The temperature of the reactor during the hydrobromination reaction step is preferably set above the crystallization temperature of the reactants and product. Furthermore, in order to limit energy consumption, it is preferable to select a temperature that is not too low. In order to ensure good selectivity, it is preferable to select a temperature that is not too high. In general, the temperature during the reaction step is preferably 5 to 50°C, preferably 10 to 40°C, in particular 20 to 30°C.
式(I)の化合物の臭化水素化反応は、非常に発熱性である。良好な選択性を確保するために、反応器を熱交換装置に連結することが有利である。そのような装置は当業者に公知であり、例えば、反応器の周りのジャケット、又は外部ループ上に配置された装置、又は反応器の内側に配置された装置であり得る。好ましくは、熱交換装置は、反応器の外側の外部ループ上に配置される。この場合、液体反応媒体は、反応器から連続的に抜き出され、外部交換器に送られ、次いで反応器に戻される。任意のタイプの熱交換器、例えばチューブ型又はプレート交換器を想定することができる。 The hydrobromination reaction of the compound of formula (I) is highly exothermic. To ensure good selectivity, it is advantageous to connect the reactor to a heat exchanger. Such devices are known to those skilled in the art and can be, for example, a jacket around the reactor, or a device arranged on an external loop, or a device arranged inside the reactor. Preferably, the heat exchanger is arranged on an external loop outside the reactor. In this case, the liquid reaction medium is continuously withdrawn from the reactor, sent to an external exchanger, and then returned to the reactor. Any type of heat exchanger can be envisaged, such as a tube or plate exchanger.
本発明の特定の実施形態によれば、溶媒及び反応物(I)が上部に注入され、下部にHBr及びラジカル開始剤が注入され、液体反応媒体の一部がカラムの底部に抜き出され、ポンプを使用して熱交換器に送られ、カラムの上部に再注入される充填カラムを使用することが可能である。 According to a particular embodiment of the present invention, it is possible to use a packed column in which the solvent and reactant (I) are injected at the top, HBr and the radical initiator are injected at the bottom, and a portion of the liquid reaction medium is withdrawn at the bottom of the column, pumped to a heat exchanger, and re-injected at the top of the column.
本発明の別の特定の実施形態によれば、使用される反応器は、ポンプとエジェクタとの間に熱交換器を備えるジェットループ反応器である。 According to another specific embodiment of the present invention, the reactor used is a jet loop reactor equipped with a heat exchanger between the pump and the ejector.
有利には、式(I)の化合物は液体形態で添加される。10℃以下の融点を有する式(I)の化合物は、常温に近い温度、すなわち15~35℃で添加することができる。10℃を超える融点を有する式(I)の化合物は、好ましくは、反応器に導入する前に、例えばその融点より25℃高い温度まで加熱される。溶媒は、好ましくは5~35℃、好ましくは常温に近い温度、すなわち15~35℃の温度で反応器に導入される。 Advantageously, the compound of formula (I) is added in liquid form. Compounds of formula (I) having a melting point of 10°C or less can be added at a temperature close to room temperature, i.e., 15 to 35°C. Compounds of formula (I) having a melting point above 10°C are preferably heated, for example to a temperature 25°C above their melting point, before being introduced into the reactor. The solvent is preferably introduced into the reactor at a temperature of 5 to 35°C, preferably close to room temperature, i.e., 15 to 35°C.
圧力
臭化水素化反応段階(a)中の反応器内の圧力は、一般に0.5と5との間、好ましくは0.9と3との間、特に1~1.5bar(絶対圧)である。有利には、反応器は1.05bar(絶対圧)と1.25bar(絶対圧)との間の絶対圧力にある。
pressure
The pressure in the reactor during the hydrobromination reaction step (a) is generally between 0.5 and 5, preferably between 0.9 and 3, in particular 1 to 1.5 bar absolute. Advantageously, the reactor is at an absolute pressure of between 1.05 and 1.25 bar absolute.
有利には、方法の実施のために提供される設備は、圧力を制御するために、少なくとも1つのガス通気口を備える。したがって、過剰ガス、特にHBrによって導入される非反応性ガス状化合物、及び反応媒体に溶解しなかったHBrを除去することによって、圧力を一定に保つことが可能である。 Advantageously, the equipment provided for carrying out the method comprises at least one gas vent for controlling the pressure. It is thus possible to keep the pressure constant by removing excess gas, in particular non-reactive gaseous compounds introduced by HBr, and HBr that has not dissolved in the reaction medium.
滞留時間
有利には、本発明の方法の臭化水素化反応段階(a)は、短縮された滞留時間で式(I)の化合物のほぼ完全な変換を達成することを可能にする。したがって、反応器内の滞留時間は、一般に1分と60分との間、好ましくは2分と45分との間、好ましくは5分と30分との間である。
Advantageously, the hydrobromination reaction step (a) of the process of the present invention makes it possible to achieve almost complete conversion of the compound of formula (I) at reduced residence times. The residence time in the reactor is therefore generally between 1 and 60 minutes, preferably between 2 and 45 minutes, preferably between 5 and 30 minutes.
HBr再循環
反応媒体に溶解したHBrの十分な含有量が反応器の出口において確保された場合に、収率を著しく低下させることなく、トルエン及びベンゼンとは異なる溶媒を用いて臭化水素化方法を行うことができることが発見された。これらの条件下で、高い選択性、したがって高い収率の式(II)の生成物を得ることが可能であることが観察された。
It has been discovered that the hydrobromination process can be carried out using solvents other than toluene and benzene, without a significant decrease in yield, provided that a sufficient content of HBr dissolved in the reaction medium is ensured at the reactor outlet. It has been observed that under these conditions it is possible to obtain high selectivities and therefore high yields of the product of formula (II).
所望の収率が得られるまで、反応器に注入されるHBrの量を増加させることはもちろん可能であるが、これは、HBrの生成及び反応混合物からのその除去に関連するコストを発生させる。 It is of course possible to increase the amount of HBr injected into the reactor until the desired yield is obtained, but this incurs costs associated with producing HBr and removing it from the reaction mixture.
したがって、本発明の方法の特定の実施形態によれば、反応器から抜き出された反応混合物中の残留HBrを再循環させて、関連する追加のコストなしに段階(a)の反応器に注入されるHBrのモル比を増加させることが実現される。HBrを化学量論的に過剰に使用することに関連する再循環された残留HBrの蓄積により、段階(a)の反応媒体中のHBrの濃度を、検討中の温度及び圧力での反応媒体中のHBrの溶解度に近くすることができる。 Therefore, according to certain embodiments of the process of the present invention, it is possible to recycle the residual HBr in the reaction mixture withdrawn from the reactor, thereby increasing the molar ratio of HBr injected into the reactor in step (a) without any associated additional costs. The accumulation of recycled residual HBr associated with using HBr in stoichiometric excess allows the concentration of HBr in the reaction medium in step (a) to approach the solubility of HBr in the reaction medium at the temperature and pressure under consideration.
反応混合物からの残留HBrの分離の段階(b)は、適切な分離機器、例えば撹拌容器、交換器及びフラッシュドラム装置、又はさらに、好ましくはパッキング又はプレートを装備し、底部にリボイラを備えるカラムで行うことができる。 Step (b) of separating the residual HBr from the reaction mixture can be carried out in suitable separation equipment, such as a stirred vessel, an exchanger and a flash drum unit, or even preferably in a column equipped with packing or plates and with a reboiler at the bottom.
HBrの再循環は、反応混合物を臭化水素化反応器から抜き出し、それを分離機器に送ることによって行うことができ、分離機器では、単純な加熱によってHBrを反応混合物から分離することができる。好ましくは、液体混合物は、反応流中に存在する残留HBrの70%超、好ましくは80%超、好ましくは90%超、特に99%超をエバポレートさせるように、溶媒の沸点に近い温度に加熱される。このようにして回収されたガス状HBrは、その後、従来の手段によって第1の反応器に戻すことができる。分離段階から生じるガス流が冷却され、したがってこのガス流に同伴する溶媒の少なくとも部分的な凝縮が誘発され、ガス流及び液体流が段階(a)に戻される場合も、本発明の範囲内に留まることになる。 The recycling of HBr can be achieved by withdrawing the reaction mixture from the hydrobromination reactor and sending it to a separation device, where the HBr can be separated from the reaction mixture by simple heating. Preferably, the liquid mixture is heated to a temperature close to the boiling point of the solvent so as to evaporate more than 70%, preferably more than 80%, preferably more than 90%, and in particular more than 99% of the residual HBr present in the reaction stream. The gaseous HBr thus recovered can then be returned to the first reactor by conventional means. It also remains within the scope of the present invention if the gas stream resulting from the separation step is cooled, thus inducing at least partial condensation of the solvent entrained in this gas stream, and the gas and liquid streams are returned to step (a).
残留HBrの分離のこの段階の終わりに、式(II)の生成物及び溶媒の液体流がさらに回収される。この液体流は、微量の残留HBrを除去するために、例えば水又は希水酸化ナトリウム水溶液を用いた、洗浄段階と、それに続く沈降による分離段階に供することができる。溶媒は、例えばエバポレーションによって除去することができ、次いで、適切な場合、反応に再循環させることができる。回収された式(II)のクルード生成物は、その後、従来の手段によって、特に溶融状態での結晶化によって、又は特に反応溶媒からの再結晶によって精製することができ、又は精製段階なしでそのまま使用することができる。 At the end of this stage of residual HBr separation, a liquid stream of the product of formula (II) and solvent is also recovered. This liquid stream can be subjected to a washing step, for example with water or dilute aqueous sodium hydroxide solution, to remove traces of residual HBr, followed by a separation step by settling. The solvent can be removed, for example by evaporation, and then, if appropriate, recycled to the reaction. The recovered crude product of formula (II) can then be purified by conventional means, in particular by crystallization in the molten state or in particular by recrystallization from the reaction solvent, or can be used directly without a purification step.
本発明の方法の別の具体的な実施形態によれば、段階(a)の反応混合物から生じるガス流に含有されるHBrを少なくとも部分的に分離し、分離されたHBrを段階(a)に戻すことによって、段階(a)から出るガス流中に存在するHBrを少なくとも部分的に再循環させることが実現される。段階(a)から出る前記ガス流を、有利には、HBrの一部を吸収するために、場合により再循環される溶媒と接触させる。この接触させる操作は、例えば充填カラムなどの当業者に公知の手段によって行うことができる。このようにして得られたHBrが濃縮された溶媒の流れを、続いて段階(a)に送ることができる。したがって、反応に導入されるHBrの化学量論的過剰量及び分離機器におけるHBrの分離の効率により、式(II)の生成物の収率を最適化するために、反応媒体に溶解したHBrの過剰量を制御することが可能になる。 According to another specific embodiment of the process of the present invention, at least partial recycling of the HBr present in the gas stream leaving step (a) is achieved by at least partial separation of the HBr contained in the gas stream resulting from the reaction mixture of step (a) and returning the separated HBr to step (a). The gas stream leaving step (a) is advantageously contacted with a solvent, which is optionally recycled, in order to absorb a portion of the HBr. This contacting operation can be carried out by means known to those skilled in the art, for example, a packed column. The solvent stream thus obtained, enriched in HBr, can then be sent to step (a). The stoichiometric excess of HBr introduced into the reaction and the efficiency of its separation in the separation equipment thus make it possible to control the excess of HBr dissolved in the reaction medium in order to optimize the yield of the product of formula (II).
式(II)の生成物は、アンモニアとの反応によるアンモノリシス反応を受けて、式(III)の対応するω-アミノカルボン酸又はエステルを形成することができる。式(III)の化合物は、場合により精製段階を経た後、例えば重縮合によって重合して、対応するポリアミドを得ることができる。代替的に、対応する共重合体を製造するために、他のモノマー、例えばジアミン及びジカルボン酸、1種以上のラクタム又はポリエーテルと共に使用することもできる。 The product of formula (II) can undergo ammonolysis by reaction with ammonia to form the corresponding ω-aminocarboxylic acid or ester of formula (III). The compound of formula (III), optionally after a purification step, can be polymerized, for example by polycondensation, to give the corresponding polyamide. Alternatively, it can be used with other monomers, such as diamines and dicarboxylic acids, one or more lactams, or polyethers, to produce the corresponding copolymer.
本発明による方法は、より少ない不純物を含む式(II)の生成物を得ることを可能にし、これにより、アンモニアとの反応前、又は精製せずに使用する場合はアンモニアとの反応後の精製段階が単純化される。 The process according to the invention makes it possible to obtain a product of formula (II) containing fewer impurities, thereby simplifying the purification steps before the reaction with ammonia or after the reaction with ammonia if the product is used without purification.
図1に示す本発明の連続方法の実施形態では、臭化水素化反応器(1)は、式(I)の化合物の連続供給部(2)と、溶媒の連続供給部(3)と、開始剤の連続供給部(4)と、方法に導入されるガス状HBrの連続供給部(5)と、及びガス状形態の再循環HBrの連続供給部(6)とを備える。反応器は、反応器に到達する過剰ガスを除去することを可能にするガス通気口(7)をさらに備える。これは、HBrの分離のための機器(9)に送られる反応混合物の液体抜き出し部(8)を含み、これは、HBrの抜き出し部(6)と、式(II)の化合物及び溶媒を含有する液相の抜き出し部(10)とを含む。 In the embodiment of the continuous process of the invention shown in Figure 1, the hydrobromination reactor (1) comprises a continuous feed (2) of the compound of formula (I), a continuous feed (3) of solvent, a continuous feed (4) of initiator, a continuous feed (5) of gaseous HBr introduced into the process, and a continuous feed (6) of recycled HBr in gaseous form. The reactor further comprises a gas vent (7) making it possible to remove excess gas reaching the reactor. It comprises a liquid withdrawal (8) of the reaction mixture which is sent to an apparatus (9) for the separation of HBr, which comprises a withdrawal (6) of HBr and a withdrawal (10) of the liquid phase containing the compound of formula (II) and the solvent.
図2に示す本発明の連続方法の実施形態では、臭化水素化反応器(1)は、ポンプ(13)を有する再循環ループ(12)が設けられた容器(11)を備え、ポンプ(13)の吸引口は容器(11)に接続され、ポンプ(13)の吐出口は反応器上に接合されたベンチュリ(15)に接続された熱交換器(14)に接続されている。方法に導入されるHBrの連続供給部(5)及び再循環HBrの連続供給部(6)、並びに反応器のガス状ヘッドスペースの平衡化用ループ(16)は、ベンチュリのガス吸引口に接続される。溶媒の連続供給部(2)、式(I)の化合物の連続供給部(3)及び開始剤の連続供給部(4)は、熱交換器とベンチュリとの間のラインに接続される。反応混合物の液体抜き出しのためのライン(8)は、ガス状形態の再循環HBrの連続抜き出し部(6)と、式(II)の化合物及び溶媒を含有する液相の連続抜き出し部(10)とを備える、HBrの分離のための容器(9)に接続される。 In the embodiment of the continuous process of the present invention shown in Figure 2, the hydrobromination reactor (1) comprises a vessel (11) equipped with a recirculation loop (12) having a pump (13), the inlet of which is connected to the vessel (11) and the outlet of which is connected to a heat exchanger (14) connected to a venturi (15) mounted on the reactor. A continuous supply of HBr (5) introduced into the process and a continuous supply of recycled HBr (6), as well as a loop (16) for equilibrating the gaseous headspace of the reactor, are connected to the gas inlet of the venturi. A continuous supply of solvent (2), a continuous supply of compound of formula (I) (3), and a continuous supply of initiator (4) are connected to the line between the heat exchanger and the venturi. The line (8) for liquid withdrawal of the reaction mixture is connected to a vessel (9) for separation of HBr, which is provided with a continuous withdrawal (6) of recycled HBr in gaseous form and a continuous withdrawal (10) of a liquid phase containing the compound of formula (II) and the solvent.
図3に示す本発明の連続方法の実施例では、臭化水素化反応器(1)は、熱交換流体の連続供給部(14)によって冷却されるジャケット付き容器(11)と、ポンプ(13)を有する再循環ループ(12)とを備え、ポンプ(13)の吸引口は容器(11)に接続され、ポンプ(13)の吐出口は反応器に接合されたベンチュリ(15)に接続されている。方法に導入されるガス状HBrの連続供給部(5)及びガス状形態の再循環HBrの(6)、並びに反応器のガス状ヘッドスペースの平衡化用ループ(16)は、ベンチュリのガス吸引口に接続される。式(I)の化合物、溶媒及び開始剤の混合物の連続供給部(2)は、熱交換器とベンチュリとの間のラインに接続される。反応混合物の液体抜き出しのためのライン(8)は、HBrの分離のための第2のジャケット付き容器(9)に接続され、この容器は、ガス状形態のHBrの連続抜き出し部(6)と、ポンプによる、式(II)の化合物及び溶媒を含有する液相の連続抜き出し部(10)とを備える。 In the embodiment of the continuous process of the present invention shown in Figure 3, the hydrobromination reactor (1) is equipped with a jacketed vessel (11) cooled by a continuous supply (14) of heat exchange fluid and a recirculation loop (12) with a pump (13), the inlet of which is connected to the vessel (11) and the outlet of which is connected to a venturi (15) connected to the reactor. A continuous supply (5) of gaseous HBr introduced into the process and a gaseous form of recycled HBr (6), as well as a loop (16) for equilibrating the gaseous headspace of the reactor, are connected to the gas inlet of the venturi. A continuous supply (2) of a mixture of the compound of formula (I), solvent and initiator is connected to the line between the heat exchanger and the venturi. The line (8) for liquid withdrawal of the reaction mixture is connected to a second jacketed vessel (9) for separation of HBr, which vessel is equipped with a continuous withdrawal (6) of HBr in gaseous form and a continuous withdrawal (10) of the liquid phase containing the compound of formula (II) and the solvent by means of a pump.
本発明は、以下の実施例においてより詳細に説明される。 The present invention is described in more detail in the following examples.
実施例1
10-ウンデセン酸の臭化水素化反応は、以下に説明する図3に示す設備で行われる。ベンチュリ(15)は、ガラスフィルタポンプ(VWR International製のウォータージェットポンプ参照番号181-9205)であり、その液体出口は円筒形のジャケット付き容器(11)に接続されている。再循環ポンプ(13)は、100l/hの流量を有する。
Example 1
The hydrobromination reaction of 10-undecenoic acid is carried out in the installation shown in Figure 3, which is described below. The venturi (15) is a glass filter pump (Water Jet Pump Reference 181-9205 manufactured by VWR International), the liquid outlet of which is connected to the cylindrical jacketed vessel (11). The recirculation pump (13) has a flow rate of 100 l/h.
2361g/hの流量の常温シクロヘキサン中の15重量%の10-ウンデセン酸溶液及び空気流を供給原料(2)を介して注入する。方法に導入されるガス状HBrは、ガス状HBrの流量(mol/h)の、10-ウンデセン酸の流量(mol/h)に対する比が1.15になるような流量で連続的に注入される。HBrの体積単位の流量の、空気の体積単位の流量に対する比は35:1である。 A 15% by weight solution of 10-undecenoic acid in cyclohexane at room temperature and an air stream are injected via the feedstock (2) at a flow rate of 2361 g/h. Gaseous HBr is continuously injected into the process at a rate such that the ratio of the gaseous HBr flow rate (mol/h) to the 10-undecenoic acid flow rate (mol/h) is 1.15. The ratio of the volumetric flow rate of HBr to the volumetric flow rate of air is 35:1.
容器(11)は、通気口処理システムによって大気に接続された、反応器の気相上の通気口(7)によって、大気圧より0.1bar高い圧力に維持される。実験の期間を通して、容器(11)内の温度は、熱交換流体のジャケット内の循環により24℃で一定に保たれる。容器(11)及びループ(12)内の反応媒体の体積は、分離容器(9)に向かう連続的な送出部(8)によって、0.3リットルで一定に保たれる。第1の反応器内の滞留時間は約6分である。 The vessel (11) is maintained at a pressure of 0.1 bar above atmospheric pressure by a vent (7) on the reactor's gas phase, which is connected to the atmosphere by a vent treatment system. Throughout the experiment, the temperature in the vessel (11) is kept constant at 24°C by circulating a heat exchange fluid in the jacket. The volume of the reaction medium in the vessel (11) and loop (12) is kept constant at 0.3 liters by a continuous outlet (8) to the separation vessel (9). The residence time in the first reactor is approximately 6 minutes.
分離容器(9)は、反応液の温度が80℃に保たれるように、マグネチックバーで攪拌され、ジャケット内の熱交換流体の循環により加熱される。容器(9)内の液面は、ポンプ(10)を使用して反応混合物を連続的に送出することによって0.15リットルに保たれる。始動時に、容器(11)及びループは、HBrで飽和したシクロヘキサンを含有し、容器(9)は空である。 The separation vessel (9) is stirred with a magnetic bar and heated by circulating a heat exchange fluid in the jacket so that the temperature of the reaction mixture is maintained at 80°C. The liquid level in vessel (9) is maintained at 0.15 liters by continuously pumping the reaction mixture using pump (10). At start-up, vessel (11) and the loop contain cyclohexane saturated with HBr, and vessel (9) is empty.
反応器の出口での残留HBrの濃度及び臭化水素化反応の性能品質を決定するために、60分後、液体反応混合物のアリコートをライン(8)上で抜き出し、銀塩分析及びガスクロマトグラフィーによる分析に供する。 After 60 minutes, an aliquot of the liquid reaction mixture is withdrawn on line (8) and subjected to analysis by silver salt analysis and gas chromatography to determine the concentration of residual HBr at the outlet of the reactor and the performance quality of the hydrobromination reaction.
銀塩分析により、アリコート中のHBrの重量単位の濃度を決定することが可能になる。これは、アリコートを脱塩水で30%に希釈し、激しく振盪し、次いで沈降により分離させた後、水性相の半分を抜き出し、脱塩水で10倍に希釈し、0.1N硝酸銀水溶液で滴定することによって行う。 Silver salt analysis makes it possible to determine the concentration by weight of HBr in an aliquot. This is done by diluting the aliquot 30% with demineralized water, shaking vigorously, and then separating by settling. After that, half of the aqueous phase is withdrawn, diluted 10 times with demineralized water, and titrated with a 0.1N aqueous solution of silver nitrate.
ガスクロマトグラフィーによる分析は、0.1mlの液体反応混合物を1mlのN,O-ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド及び1%のトリメチルクロロシランを用いて、80℃で30分間誘導体化し、次いで無極性カラムに注入し、炎イオン化により検出することによって行う。クロマトグラムから、10-ウンデセン酸に対応する面積の、炭素数11の化合物に対応する面積の合計に対する比を求める。次いで、10-ウンデセン酸の変換率は、以下の式に従って、1からこの比を減算することによって計算することができる。
変換率=1-(10-ウンデセン酸の面積)/(面積の合計)。
Analysis by gas chromatography is performed by derivatizing 0.1 ml of the liquid reaction mixture with 1 ml of N,O-bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide and 1% trimethylchlorosilane at 80°C for 30 minutes, then injecting it into a non-polar column and detecting it by flame ionization. From the chromatogram, the ratio of the area corresponding to 10-undecenoic acid to the sum of the areas corresponding to compounds with 11 carbon atoms is determined. The conversion rate of 10-undecenoic acid can then be calculated by subtracting this ratio from 1 according to the following formula:
Conversion rate = 1 - (area of 10-undecenoic acid) / (total area).
続いて、クロマトグラムから、以下の式に従って、アリコート中の11-ブロモウンデカン酸に対応する面積の、炭素数11の化合物に対応する面積の合計に対する比を決定することによって収率を推定する。
収率=(11-ブロモウンデカン酸の面積)/(面積の合計)
The yield is then estimated from the chromatogram by determining the ratio of the area corresponding to 11-bromoundecanoic acid in the aliquot to the sum of the areas corresponding to the 11-carbon compounds according to the following formula:
Yield = (area of 11-bromoundecanoic acid) / (total area)
次いで、選択性を以下の式に従って推定することができる:選択性=収率/変換率。
The selectivity can then be estimated according to the following formula: Selectivity = Yield/Conversion.
アリコート及び反応の性能品質の分析結果を表2に示す。 The analytical results of the aliquots and reaction performance quality are shown in Table 2.
反応混合物に注入されたガス状HBrのモル流量(方法に導入されるHBrのモル流量(5)と再循環HBrのモル流量(6)の合計に等しい)の、10-ウンデセン酸のモル流量に対する比は、1.85と推定される。 The ratio of the molar flow rate of gaseous HBr injected into the reaction mixture (equal to the sum of the molar flow rate of HBr introduced into the process (5) and the molar flow rate of recycled HBr (6)) to the molar flow rate of 10-undecenoic acid is estimated to be 1.85.
65分後、アリコートを分離容器の出口で抜き出し、ガスクロマトグラフィーによる分析に供する。11-ブロモウンデカン酸の選択性は95%であり、したがって臭化水素化反応器の出口での選択性と同一であり、収率は94.9%である。
After 65 minutes, an aliquot is withdrawn at the outlet of the separator vessel and subjected to analysis by gas chromatography. The selectivity for 11-bromoundecanoic acid is 95%, thus identical to the selectivity at the outlet of the hydrobromination reactor, and the yield is 94.9%.
実施例2
同じ器具を用いて実施例1を再現するが、第2の容器(9)及び通気口再循環ライン(6)を除去した。反応混合物に注入されるガス状HBrの流量(mol/h)の、10-ウンデセン酸の流量(mol/h)に対する比は1.5に調整する。
Example 2
Example 1 is reproduced using the same equipment, but with the elimination of the second vessel (9) and the vent recirculation line (6). The ratio of the flow rate (mol/h) of gaseous HBr injected into the reaction mixture to the flow rate (mol/h) of 10-undecenoic acid is adjusted to 1.5.
結果を表2に示す。 The results are shown in Table 2.
実施例3
実施例2を再現するが、反応混合物に注入されるガス状HBrの流量(mol/h)の、10-ウンデセン酸の流量(mol/h)に対する比は1.4の値に調整する。
Example 3
Example 2 is reproduced, but the ratio of the flow rate (mol/h) of gaseous HBr injected into the reaction mixture to the flow rate (mol/h) of 10-undecenoic acid is adjusted to a value of 1.4.
結果を表2に示す。 The results are shown in Table 2.
実施例4
実施例2を再現するが、反応混合物に注入されるガス状HBrの流量(mol/h)の、10-ウンデセン酸の流量(mol/h)に対する比は1.3に調整する。
Example 4
Example 2 is reproduced, but the ratio of the flow rate (mol/h) of gaseous HBr injected into the reaction mixture to the flow rate (mol/h) of 10-undecenoic acid is adjusted to 1.3.
結果を表2に示す。 The results are shown in Table 2.
実施例5
実施例1を再現するが、(5)で注入されたHBrを体積比90/4/1のHBr/水素/HCl混合物で置き換え、10-ウンデセン酸の流量(mol/h)の、(5)で方法に導入されるHBrの流量(水素又はHClを含まない)に対する比を1.05に保つ。
Example 5
Example 1 is reproduced, but the HBr injected at (5) is replaced by a HBr/hydrogen/HCl mixture in a volume ratio of 90/4/1, and the ratio of the flow rate of 10-undecenoic acid (mol/h) to the flow rate of HBr (without hydrogen or HCl) introduced into the process at (5) is kept at 1.05.
結果を表2に示す。 The results are shown in Table 2.
実施例6
実施例1を以下の変更を加えて再現する。
・(7)でシクロヘキサン中の10-ウンデセン酸の溶液を注入する代わりに、50℃の溶融10-ウンデセン酸の流れ及び常温のメチルシクロヘキサンの流れを、重量比率15/85で、ポンプの吐出口とベンチュリの液体入口との間の回路に注入する。
・容器(11)を20℃に維持する。
・容器(9)を、100℃に調整された、下部にパッキング及びリボイラを備えるカラムに置き換え、容器から来る液体流を上部に注入し、リボイラ内で一定のレベルを維持するために反応液を、0.06リットルの液体体積を有するポンプ(10)によって下部に抜き出し、カラムの上部のガス通気口をベンチュリのガス吸引口に戻す。
Example 6
Example 1 is reproduced with the following changes:
Instead of injecting a solution of 10-undecenoic acid in cyclohexane in (7), a stream of molten 10-undecenoic acid at 50°C and a stream of methylcyclohexane at room temperature are injected in a weight ratio of 15/85 into the circuit between the discharge port of the pump and the liquid inlet of the venturi.
- The container (11) is maintained at 20°C.
The vessel (9) is replaced by a column adjusted to 100°C and equipped with a packing and a reboiler at the bottom, the liquid stream coming from the vessel is injected at the top, the reaction liquid is withdrawn at the bottom by means of a pump (10) with a liquid volume of 0.06 liters to maintain a constant level in the reboiler, and the gas vent at the top of the column is returned to the gas intake of the venturi.
反応器の出口での結果を表2に示す。 The results at the reactor outlet are shown in Table 2.
銀塩分析及びクロマトグラフィーによる分析は、ポンプ(12)の出口での液体反応混合物が0.1%未満のHBrを含有し、ポンプ(12)の出口での収率が94.8%であることを示すことを可能にする。 Analysis by silver salt analysis and chromatography makes it possible to show that the liquid reaction mixture at the outlet of pump (12) contains less than 0.1% HBr and that the yield at the outlet of pump (12) is 94.8%.
実施例7
実施例2を再現するが、容器(11)並びにベンチュリ及び液体ループを、セルフプライミングタービンを備えた撹拌ジャケット付き容器によるポンプと置き換える。HBrの流れ(5)は、撹拌ロータの下に供給される。反応混合物に注入されるガス状HBrの流量(mol/h)の、10-ウンデセン酸の流量(mol/h)に対する比を1.85に調整し、容器(11)内の温度を20℃に維持する。
Example 7
Example 2 is reproduced, but the vessel (11) and the venturi and liquid loop are replaced by a pump with a stirred jacketed vessel equipped with a self-priming turbine. A stream of HBr (5) is fed below the stirring rotor. The ratio of the flow rate (mol/h) of gaseous HBr injected into the reaction mixture to the flow rate (mol/h) of 10-undecenoic acid is adjusted to 1.85, and the temperature in the vessel (11) is maintained at 20°C.
結果を表2に示す。 The results are shown in Table 2.
組み合わせた結果は、臭化水素化反応が、トルエン及びベンゼンとは異なる溶媒中で、ガス形態のHBrの注入により、常温及び短い滞留時間で行うことができ、非常に満足できる収率を提供することができることを実証している。 The combined results demonstrate that the hydrobromination reaction can be carried out in solvents different from toluene and benzene by injection of HBr in gaseous form at ambient temperature and short residence times, providing very satisfactory yields.
反応混合物に注入された過剰のHBr及び反応器から出る反応媒体中のHBrの濃度が大きいほど、選択性が良好であることが観察される。 It is observed that the greater the excess HBr injected into the reaction mixture and the greater the concentration of HBr in the reaction medium leaving the reactor, the better the selectivity.
さらに、HBrの再循環により、方法に導入されるHBrの流量を低減して高い選択性を達成することが可能になることが観察される。再循環は、例えば、分離機器及び通気口再循環ラインによって提供することができる。より具体的には、5mol%~15mol%の過剰モルのHBrで作業しながら、95%の選択性を達成することが可能であるが、再循環がない場合、HBrは50%を超えるモル過剰で使用する必要がある。 Furthermore, it has been observed that recycling of HBr allows for a reduction in the flow rate of HBr introduced into the process to achieve high selectivity. Recycling can be provided, for example, by separation equipment and a vent recycle line. More specifically, it is possible to achieve 95% selectivity while operating with a molar excess of HBr of 5 mol% to 15 mol%, whereas in the absence of recycling, HBr must be used in a molar excess of greater than 50%.
さらに、本発明の方法の文脈において、収率に実質的に影響を及ぼすことなく、水素又はHClの残留含有量を有するHBrを使用することが可能であることを確認することが可能であった(実施例5参照)。 Furthermore, it was possible to confirm that in the context of the method of the present invention, it is possible to use HBr with a residual content of hydrogen or HCl without substantially affecting the yield (see Example 5).
さらに、パッキング及びリボイラを底部に有するカラムによって反応混合物中のHBrを除去することにより、反応の収率を低下させることなくHBrの残留含有量を著しく低減させることが可能になることが見出されている(実施例6参照)。 Furthermore, it has been found that removing HBr from the reaction mixture using a column with packing and a reboiler at the bottom makes it possible to significantly reduce the residual HBr content without reducing the reaction yield (see Example 6).
最後に、ベンチュリ以外の他のガス-液体ミキサー、例えばセルフプライミングタービンの使用が、同等の結果を得ることを可能にすることが確認された。 Finally, it was determined that the use of other gas-liquid mixers than a venturi, such as a self-priming turbine, could achieve comparable results.
[引用文献等一覧]
FR928265
Semyonov et al.,Maslozhirova Promyshlennost,1971,Vol.37,pp.31-33
CN103804209B
EP3030543B1
[List of cited references]
FR928265
Semyonov et al. , Maslozhirova Promyshlennost, 1971, Vol. 37, pp. 31-33
CN103804209B
EP3030543B1
Claims (22)
(a)ラジカル開始剤及び少なくとも1種の溶媒の存在下でHBrを用いた、式(I)CH2=CH-(CH2)n-COORの化合物の臭化水素化反応からなる段階を含み、
式(I)及び(II)において、nは7と9との間の整数であり、RはH又は1~10個の炭素原子を含む直鎖若しくは分岐アルキル基から選択され、
反応がベンゼン及びトルエンの非存在下で行われ、段階(a)において、HBrがガス状形態及び化学量論的過剰量で反応混合物に注入され、段階(a)で注入されるHBrのモル流量と、段階(a)で注入される式(I)の化合物のモル流量との比が1.3~2.2であることを特徴とする、方法。 A process for the continuous synthesis of compounds of formula (II) Br—(CH 2 ) n+2 —COOR, comprising:
(a) hydrobromination of a compound of formula (I) CH 2 ═CH—(CH 2 ) n —COOR with HBr in the presence of a radical initiator and at least one solvent,
In formulas (I) and (II), n is an integer between 7 and 9, and R is selected from H or a linear or branched alkyl group containing 1 to 10 carbon atoms;
1. A process characterized in that the reaction is carried out in the absence of benzene and toluene, and in step (a), HBr is injected into the reaction mixture in gaseous form and in a stoichiometric excess , and the ratio of the molar flow rate of HBr injected in step (a) to the molar flow rate of the compound of formula (I) injected in step (a) is from 1.3 to 2.2 .
(b1)場合により、段階(a)から生じるガス状反応混合物から過剰のHBrを分離すること、並びに
(c)段階(b)及び適切な場合には段階(b1)で分離されたHBrを段階(a)に再循環させること
からなる後続の段階をさらに含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。 (b) separating excess HBr from the liquid reaction mixture resulting from step (a);
9. The process according to claim 1, further comprising the subsequent steps of: (b1) optionally separating excess HBr from the gaseous reaction mixture resulting from step (a); and (c) recycling the HBr separated in step (b) and, where appropriate, in step ( b1 ) to step (a).
(a2)第1の反応器から反応混合物を抜き出して、分離機器へ導入すること
からなる段階を含み、適切な場合には、
(b)反応混合物から残留HBrを分離すること、及び
(c)分離されたHBrを段階(a1)に再循環させること
の後続の段階が続くことを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。 (a1) introducing into a first reactor at a suitable temperature and for a suitable residence time the compound of formula (I), HBr, an initiator and one or more solvents; and (a2) withdrawing the reaction mixture from the first reactor and introducing it into a separation device, where appropriate:
10. The process according to claim 1, characterized in that it is followed by the subsequent steps of: (b) separating residual HBr from the reaction mixture; and ( c ) recycling the separated HBr to step (a1).
(i)請求項1から20のいずれか一項に記載の方法によって得られた式(II)の化合物のアンモノリシス、及び
(ii)形成された式(III)NH2-(CH2)n+2-COORの化合物の分離
からなる段階を含む、方法。 A process for the synthesis of a compound of formula (III) NH 2 —(CH 2 ) n+2 —COOR, comprising the process according to any one of claims 1 to 20,
21. A process comprising the steps of: (i) ammonolysis of the compound of formula (II) obtained by the process according to any one of claims 1 to 20 ; and (ii) isolation of the compound of formula (III) NH 2 —(CH 2 ) n+2 —COOR formed.
22. A process for the synthesis of polyamides or copolyamides, comprising a step of polycondensing a compound of formula (III) obtained by the process according to claim 21 , either alone or in a mixture with other monomers.
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